1.2.1 Процессор и память

Процессор – элемент вычислительной системы, устройство для выборки команд из памяти и выполнения действий, предписанных командами; устройство, осуществляющее процесс обработки информации. В ряде случаев процессором также называют программные средства, предназначенные для обработки информации (например, текстовый процессор, языковой процессор). Процессоры (в смысле устройств) можно классифицировать по разным критериям, например: по способу организации функционирования

16

(конвейерные, матричные), характеру обрабатываемой информации, по назначению и т.д. Например, различают:

Универсальные (общего назначения) и специализированные (ПВВ, графические, процессоры обработки сигналов) процессоры. Первые призваны решать различные задачи и имеют широкую область применения, тогда как вторые ориентированы на решение узкого круга задач. Универсальные процессоры характеризуются: способностью обрабатывать большое число команд; системой команд (СК): если система команд позволяет решить любую задачу, то процессор универсальный. Нужно анализировать систему команд на ее сбалансированность, формы данных, способы адресации. Хотя универсальность процессора – вопрос относительный.

Центральные, периферийные и сервисные процессоры. Центральный процессор осуществляет общее управление вычислительной системой: производит основную обработку данных, обмен ими с другими элементами ВС, а также управляет работой элементов ВС. Периферийный процессор выполняет лишь часть функций вычислительной системы: управляет и обменивается данными с устройствами ввода-вывода (процессор ввода-вывода), может участвовать в вычислительном процессе (обрабатывать часть данных). Сервисный (обслуживающий) процессор обычно не участвует в основном вычислительном процессе и выполняет функции контроля и обслуживания: выполняет инструментальные функции (доставка и отладка программного обеспечения, настройка оборудования), осуществляет контроль правильности функционирования системы, измерение параметров окружающей среды (температура, влажность), напряжения питания и т.п. В ВС один и тот же процессор может выполнять функции как периферийного, так и сервисного процессора.

Программируемость процессора – не обязательное свойство. Процессоры могут быть:

Непрограммируемые, не программно реализованные. Программируемые и программно реализованные. Непрограммируемые, но программно реализованные. Программируемые, но не программно реализованные.

Программируемый процессор – процессор, у которого есть система команд. Его можно настроить на решение той или иной задачи.

Функции непрограммируемого процессора раз и навсегда зафиксированы. Процессоры могут строиться как аппаратные блоки или по принципу

программно управляемых устройств.

17

Микропроцессор – процессор в интегральном исполнении, реализованный в рамках одной или нескольких интегральных микросхем; программируемый процессор в интегральном исполнении.

Микроконтроллер следует понимать как контроллер, построенный на основе микропроцессорной элементной базы. Микроконтроллеры могут быть однокристальными, одноплатными, программируемыми, логическими, промышленными, универсальными и т.д. Микроконтроллер в одном кристалле содержит микропроцессор и набор периферийных устройств и контроллеров: контроллер прерываний, таймеры, контроллер сети, контроллер последовательного канала, контроллер памяти, контроллер ПДП и т.д.

Память – совокупность устройств, предназначенных для хранения программ, обрабатываемой информации (данных), промежуточных или окончательных результатов вычислений.

Важнейшие характеристики памяти – емкость, быстродействие и стоимость. Емкость ЗУ определяется предельным количеством информации, размещаемым в ЗУ, и исчисляется в кило-, мега- и гигабайтах. Быстродействие ЗУ характеризуется затратами времени на чтение запись информации при обращении к ЗУ. Стоимость ЗУ – это затраты средств в денежном выражении на хранение всего объема информации, определяемого емкостью ЗУ. Для сравнения качества ЗУ различных типов используется характеристика, называемая удельной стоимостью и равная стоимости ЗУ, деленной на емкость ЗУ. Удельная стоимость имеет размерность, например, доллар/МБ.

В зависимости от назначения и особенностей реализации устройств памяти, по-разному подходят и к вопросам их классификации.

Критерии классификации:

1. По назначению.

2. По виду физического носителя (технология производства).

3. По организации доступа (адресный: произвольный, прямой

(циклический), последовательный; ассоциативный доступ).

4. По возможности записи и перезаписи.

5. По энергозависимости/энергонезависимости.

6. По типу интерфейса.

7. По типу организации адресного пространства.

8. По удалѐнности и доступности для центрального процессора

(первичная, вторичная, третичная память).

Для системы ввода/вывода характерно то, что:

Память проявляется как категория внешних устройств.

В составе обеспечивающих устройств, применяется буферная память, чтобы можно было выравнивать скорость работы различных составов системы ввода/вывода.

7. Контроллер ввода-вывода и процессор ввода-вывода – сравнительная характеристика.